河流水动力恢复技术,供应,水专项,水体治理与修复
技术简介/摘要
(一)基本原理
河流水动力决定并影响着河流生态系统的物质循环、能量过程、物理栖息地状况和生物相互作用等。“没有运动的水,河流就会死亡”。水流失活以及严重的水污染已成为限制长春市伊通河河流生态系统持续健康的根本问题。因此,从河流生态健康维持的角度来说,恢复河流的水流活力及其水动力过程,已成为修复伊通河水系生态系统健康的“瓶颈”和关键所在。 在河流生态水文动力恢复中,要全面考虑影响水文动力的因素,既要对关键影响因素“水”进行考虑:即需要有多少水进行水力恢复?什么时候需要水?不同时期需要多少水?还要考虑有水后水流流动状况、河道微地形状况是否有利于生态水文的恢复,有利于河流生态系统多样性的稳定和增加。这样才能合理、有效的达到所预期的水力恢复效果。
(二)关键技术
1)于河流生态功能保护与恢复的水量调控技术;
2)于河流水动力恢复的河道扰流丁坝技术;
3)于河流水流活力恢复的河道跌水技术.。
推广应用案例
应用单位:长春市伊通河管理委员会
实际应用案例介绍:由于对长春市供水的需要,20世纪50年代在长春市南部伊通河上修建了新立城水库。水库虽然满足了长春市部分地区的供水需求,但随着用水量的逐年递增,水库下泄流量逐年减少,带来了下游河道流量显著减少甚至断流的问题,致使伊通河的水流活力下降甚至丧失,使河流纵向连续性中断,导致河流的生物组成和物理、化学参数以及生态过程改变,河流生态健康受到了严重损伤。
由于降雨量的减少和需水量的增加,新立城水库在2000年-2005年间,为保证居民饮用水需要,放流量极少或不放流,其下游河段仅靠天然降水和支流的汇入补充。2006年之后,因城市景观用水或泄洪需要,水库开始少量放流,且多在降雨集中的7、8月份放流。因此,为恢复河流的连续性,改善水质和形成多样的生物栖息地,科学利用水库调度来满足下游河道的基本生态需水量,是伊通河生态修复需要解决的首要问题。
1)水量调控技术
伊通河水文动力恢复的技术关键是新立城水库能发挥一定的调节功能。考虑到目前新立城水库的功能定位、库容量,以及下游河道的生态环境需水量,建议考虑两种方案来维持河流连续性和满足河道的基本生态需水要求。
方案一:若新立城水库能成功引入松花湖水并成为水利枢纽,则能够在保证维持库容和科学合理的生产、生活用水前提下,提供足够水量来满足城区段河流的生态补水。这样采取开河期“连续放流脉冲”的方式,依据河道的生态补水量放水,使河流恢复流动性。
方案二:若新立城水库维持现状,水库在同一时间无法同时达到多方面用水需求,侵占生态用水的现象无法避免的情况下,也可采取“间歇式放流脉冲”的方式来恢复河流的基本功能,根据水库能够提供的水量,每个季节集中放流一次或多次。具体方式为:
①春季脉冲依据长春市气象站1971-2011年的监测数据,该区域冬季的年平均降雪量为57.2毫米,流域内降雪的总贮量大约为1.13×108立方米。因此,每年4月中旬,可利用新立城水库由于“桃花水”汇入所增加的库容量,确定放流的水量和持续时间。春季脉冲的生态学意义不仅可使污染物稀释,更重要的是为生物的生长甚至繁育提供必要的水文条件,对物种多样性的恢复极为有利。
②夏季脉冲伊通河流域6月末进入雨季,6-8月份的降雨量为全年的60%以上,利用这一时段库容量较大的有利时机,对河道实施“小流量、长时间”的放流脉冲,而不采取通常的“泄洪”脉冲的方式将是更科学的,这将有利于水质改善、生物种类的增加和河流水文动力过程的实现。
③秋季脉冲
如库容量允许,在秋末或河流冰峰前再实施一次放流脉冲是非常必要的。这将使河道得到清洁,并能具有抬高水位、美化景观以及利于河道内生物越冬的多种作用。
2)河道扰流的丁坝技术
①
丁坝技术的应用丁坝技术是人工设计的一种改变河流水流状态的技术。丁坝技术具有保护岸滩、控制水势、束水攻沙及抬高水位等多种功能,多被用于河道整治工程中。许多研究证明,该技术对改善河道生境条件,增强河道形态多样性等具有很好的作用。为改善物理生境和增加水流动力,在河岸上可根据地形条件一定间距内布设丁坝,在水流冲刷面,为保证丁坝安全,可采用生态袋固定。
②跌水技术的应用 跌水技术是指人为地通过工程的方式增大河道水流落差。这是河流生态修复中常被采用的一种技术,它有利于提高水体流动速度,增加水体中溶解氧含量,增强河流对污染物的净化能力,抑制水体中藻类的大量繁殖。同时,跌水形成的景观还具有很好的观赏性。
工艺流程图: